中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所揭示水稻與白葉枯病菌相互適應的遺傳機制

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所水稻分子設計技術(shù)與應用創(chuàng)新團隊通過研究揭示了水稻與白葉枯病菌相互適應的遺傳機制，為作物與其病原菌的共適應模式和相關(guān)機制研究提供了新線索。6月2日，相關(guān)研究在The Plant Cell在線發(fā)表。

 

　　寄主植物與其病原物之間的協(xié)同進化是一個動態(tài)過程，涉及相互作用物種間的互惠和適應性變化（Woolhouse et al., 2002）。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，作物與其許多病原物之間的關(guān)系通常表現(xiàn)為極端的“軍備競賽”，經(jīng)典的基因?qū)蚶碚摵?ldquo;Z字形模型”為理解植物抗病基因（R基因）和病原毒力效應蛋白之間直接或間接相互作用提供了模型。近年來，研究者又提出了更具包容性的植物免疫“入侵模型”和“空間入侵模型”來解釋宿主-病原體系統(tǒng)。然而，作為作物與其病原物研究的模式系統(tǒng)，水稻與白葉枯病菌在全基因組水平的互作尚缺乏研究。

 

　　該團隊采用一維和二維全基因組關(guān)聯(lián)研究方法，研究了水稻與白葉枯病病原菌相互適應的遺傳系統(tǒng)。利用多樣性豐富的701份水稻種質(zhì)和23個 Xoo 菌株的全基因組測序和表型鑒定，檢測到47個與 Xoo 毒力相關(guān)基因和41個與水稻數(shù)量抗性（QR）有關(guān)的基因組區(qū)域，并鑒定了 Xoo 毒力相關(guān)基因與水稻QR相關(guān)基因組區(qū)域之間的互作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水稻與 Xoo 的相互適應過程中的特點是： Xoo 小種間的強烈分化與水稻的亞種分化相對應；水稻/ Xoo 群體的抗性/毒力均有增強趨勢；水稻QR基因和 Xoo 毒力基因大多具有豐富的遺傳多樣性；水稻QR基因與 Xoo 毒力基因在全基因組范圍內(nèi)呈現(xiàn)出多對多的遺傳互作。這些結(jié)果為作物與其病原菌的共適應模式和相關(guān)機制研究提供了新線索。

　　作科所張帆副研究員、胡智強博士和已畢業(yè)博士研究生吳志超為論文共同第一作者，黎志康研究員、周永力研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、蓋茨基金和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koab146